Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Standardien soveltaminen puupellettien tuotantoon ja laatuun

469 views

Published on

Puupellettien tuotantoon ja laatuun liittyviä asioita sekä pellettistandardien esittelyä.

Diasarjan on laatinut johtava tutkija Eija Alakangas VTT:ltä
SFS:n projektirahoituksella.

Aineisto on suunnattu ammattikorkeakoulujen, yliopistojen opettajille ja opiskelijoille sekä energianeuvojille.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Standardien soveltaminen puupellettien tuotantoon ja laatuun

  1. 1. Pellettien kansainväliset standardit Standardien soveltaminen puupellettien tuotantoon ja laatuun 28.3.2018 Eija Alakangas, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
  2. 2. Tervetuloa luentoaineiston käyttäjäksi!  Aineisto on suunnattu ammattikorkeakoulujen, yliopistojen opettajille ja opiskelijoille sekä energianeuvojille.  Kalvosarja sisältää puupellettien tuotantoon ja laatuun liittyviä asioita sekä pellettistandardien esittelyä.  Kalvosarjan on laatinut johtava tutkija Eija Alakangas VTT:ltä SFS:n projektirahoituksella. 2
  3. 3. Aineiston käyttö ja tekijänoikeudet  Suomen Standardisoimisliitto SFS ry omistaa tämän luentoaineiston tekijänoikeudet.  Esitystä saa vapaasti käyttää opetustarkoituksiin ja sitä saa tarvittaessa muokata.  Aineistoa lainattaessa on lähde mainittava.  Aineiston käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.  Tämä materiaali on julkaistu huhtikuussa 2018.  Valokuvien lähde: ● Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy ● Versowood Oy ● Vapo Oy ● Labtium Oy ● StoraEnso ● DBFZ 3
  4. 4. Pelletin määritelmä (SFS-EN ISO 16559:2014) 4 • Pelletti on tiivistetty biopolttoaine, joka on valmistettu puubiomassasta lisäaineiden avulla tai niitä ilman yleensä lieriönmuotoisiksi kappaleiksi, joiden satunnainen pituus on 5─40 mm ja halkaisija korkeintaan 25 mm ja joilla on murretut päät • Pelletit valmistetaan tavallisesti matriisilla ja kokonaiskosteus on yleensä alle 10 paino- % saapumistilassa. • Pellettien raaka-aineina voidaan käyttää biomassaa, joka on määritelty standardin SFS-EN ISO 17225-1 taulukossa 1. • Pellettien raaka-aine jauhetaan palakokoon asiakkaan laatuvaatimuksien mukaan.
  5. 5. Pellettistandardit  Kuinka luokitella pelletit? Kiinteät polttoaineet, Polttoaineen laatuvaatimukset ja -luokat ● SFS-EN ISO 17225-1:2014 Yleiset vaatimukset Raaka-aineen luokittelu ja yleinen taulukko pelleteille ● SFS-EN ISO 17225-2:2014 Laatuluokiteltu puupelletti pienkäyttöön ja teollisuuskäyttöön ● SFS-EN ISO 17225-6:2014 Laatuluokiteltu ei-puumaisesta raaka-aineesta valmistettu pelletti (mm. olki-, ruokohelpi- ja elefanttiheinäpelletti) ● SFS-EN ISO 17225-8:2014 Laatuluokiteltu termisesti käsitelty pelletti (torrefioitu, höyryräjäytetty tai märkähiilletty pelletti)  Tämä esitys keskittyy osaan 2, jonka mukaisia pellettejä valmistetaan Suomessa.  Kuinka varmistaa pellettien tietty laatu? Kiinteät polttoaineet. Polttoaineen laadunvarmistus ● SFS-EN 15234-1:2012 Yleiset vaatimukset (yleinen kaikille biomassapolttoaineille) ● SFS-EN 15234-2:2012 Pelletti ei-teollisuuskäyttöön (tarkoittaa pienkäyttöön) 5
  6. 6. SFS-EN ISO 17225-2:2014 Tuotestandardi  Taulukossa 1 kohteena on ei-teollisuuskäyttö pienissä sovelluksissa, kuten kotitalouksien pellettitakoissa ja -kattiloissa  Taulukossa 2 on teollisuuskäyttöön tarkoitetut puupelletit, joita käytetään seospolttoaineena kivihiilen pölykattiloissa ja muissa pölypolttotekniikkaa hyödyntävissä kattiloissa.  Tuotestandardeissa ominaisuudet on sidottu toisiinsa luokkien muodostamiseksi ja kaikki ominaisuudet ovat yleensä velvoittavia (pakollisia).  Pellettien laatuluokat ● A1 (korkealaatuinen pelletti) ● I1 (pienemmille kattiloille) ● A2 (hieman heikompilaatuinen pelletti) ● I2 (keskikokoisille) ● B (heikompilaatuinen pelletti kattiloille) ● I3 (isoille kattiloille) 6
  7. 7. SFS-EN 17225-2 Raaka-aineen alkuperä ● Luokka A1  1.1.3 Runkopuu  1.2.1 Kemiallisesti käsittelemätön puunjalostusteollisuuden puutähde ● Luokka A2  1.1.1 Juureton kokopuu  1.1.3 Runkopuu  1.1.4 Hakkuutähde  1.2.1 Kemiallisesti käsittelemätön puunjalostusteollisuuden puutähde ● Luokka B  1.1 Luonnon puu  1.2 Puunjalostusteollisuuden sivutuotteet ja tähteet  1.3.1 Kemiallisesti käsittelemätön käytöstä poistettu puu tai puutuote 7 ● Luokka I1  1.1 Luonnon puu  1.2.1 Kemiallisesti käsittelemätön puunjalostusteollisuuden puutähde ● Luokka I2  1.1 Luonnonpuu  1.2 Puunjalostusteollisuuden sivutuotteet ja tähteet ● Luokka I3  1.1 Luonnon puu  1.2 Puunjalostusteollisuuden sivutuotteet ja tähteet  1.3.1 Kemiallisesti käsittelemätön käytöstä poistettu puu tai puutuote
  8. 8. SFS-EN ISO 17225-2 Halkaisija ja pituus Luokat A1, A2, B ● D06; 6 ± 1 mm, 3,15 mm < L ≤ 40 mm ● D08; 8 ± 1 mm, 3,15 mm < L ≤ 40 mm ● Kaikissa luokissa yli 40 mm pitkiä pellettejä voi olla korkeintaan 1 % ● Pellettien maksimipituus 45 mm ● Mikäli pellettien pituus on alle 10 mm, siitä on ilmoitettava 8 Luokka I1 ● Samat kuin A1, A2 ja B Luokka I2 ● Samat kuin A1, A2, B ja I1 ja lisäksi ● D10; 10 ± 1 mm, 3,15 mm < L ≤ 40 mm Luokka I3 ● Samat kuin A1, A2, B ja I1, I2 ja lisäksi ● D12; 12 ± 1 mm, 3,15 mm < L ≤ 40 mm Halkaisijan ja pituuden mittaus 3,15 mm seula L D
  9. 9. Karkea fraktio 1 % painosta > 63 mm Hienoaines 5 % painosta < 1 mm Pituus 32 mm (4 x D) Pitkä 60 mm (7,5 x D) max. 20 p-% Hienoaines (< 3,15 mm) Max. 2,5 p-% luokassa DU 97.5 Pitkä > 45 mm Pääfraktio D08 D 8 mm + 1 mm Hienoaines (< 3,15 mm) Puupelletti (D08) Hienoaines, < 3,15 mm Pituus > 40 mm Pituus < 40 mm D08; 8 mm ±1 mm Pääfraktio 3,15 – 40 mm Pituus < 40 mm Maksimipituus 45 mm (korkeintaan 1 p-%) 9 Hienoaines < 3,15 mm
  10. 10. Polttoaine-analyysien perusta Kuiva, tuhkaton (daf) Kuiva- aineesta (d) Saapumis- kosteudessa (ar) H N O S C Jaannos hiili Tuhka Haihtuvat aineet Kosteus Alkuaineanalyysi (C=hiili, H=vety, O=happi, N= typpi ja S=rikki) Tekninen analyysi CO2 CO H2O CxHy NOx SO2 Laboratorio- analyysit tuhka, N, S, Cl, As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni, Zn Laatuluokitus kosteus, irtotiheys lämpöarvo mekaaninen kestävyys hienoaines lisäaineet 10 Kiinteä hiili
  11. 11. Kosteus, M (p-% saapumistilassa) ● Analyysi SFS-EN ISO 18134-2:n (viitemenetelmä) mukaisesti analyysilaboratoriossa. ● Puupellettien kosteus saa olla korkeintaan 10 p-% kaikissa laatuluokissa Tuhka, A (p-% kuiva-aineesta) SFS-EN ISO 17225-2 Kosteus ja tuhka Source: HFA 11 Luokat A1, A2, B ● A1; 0,7 % ● A2; 1,2 % ● B; 2,0 % Luokat I1, I2, I3 ● I1; 1,0 % ● I2; 1,5 % ● I3; 3,0 % Tuhkapitoisuuden määritys SFS-EN ISO 18122 standardin mukaan. Tuhkauslämpötila 550 °C Kosteuden määritys lämpökaapissa (vasen) ja tehtaalla pikakosteus- mittarilla (oikea).
  12. 12. Fysikaaliset ominaisuudet Mekaaninen kestävyys (DU, p-%)  A1 ja A2; DU97,5  B; DU96,1  I1: DU97,5 ≤ DU99,0  I2: DU97,0 ≤ DU99,0  I1: DU96,5 ≤ DU99,0  Määritys standardin SFS-EN ISO 17831- 1mukaan Irtotiheys BD (kg/m3, saapumistilassa)  A1, A2, B, I1, I2 ja I3: ≥ 600 Maksimi-irtotiheys I-luokissa 750  Irtotiheys määritetään 5 litran astialla standardin SFS-EN ISO 17828 mukaan 12 Mekaanisen kestävyyden määritys rummutus- laitteella Irtotiheyden määritys tehtaalla.
  13. 13. Lisäaineet Lisäaineet (p% saapumistilassa)  A1, A2 ja B; ≤ 2 %, tyyppi ja määrä ilmoitettava  I1, I2 ja I3; ≤ 3 %, tyyppi ja määrä ilmoitettava  Mitättömät määrät liimaa, rasvaa tai muita lisäaineita, joita käytetään sahatavaran tai sahatuotteiden valmistuksessa, sallitaan, mikäli pellettien kaikki kemialliset ominaisuudet pysyvät selvästi raja- arvoissa ja/tai pitoisuudet ovat liian pieniä huomioitavaksi. Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa (Q)  Kaikissa luokissa; Q ≥ 16,5 MJ/kg tai 4,6 kWh/kg  Määritys SFS-EN ISO 18125 13Lämpöarvokaava on standardin SFS-EN ISO 17225-1:2014 liitteessä D.
  14. 14. Hienoaines Hienoaineksen määrä, F, p-%  A1, A2 ja B; F1,0  I1; F4,0  I2; F5,0  I3; F6,0  Hienoainesta ovat alle 3,15 mm partikkelit.  Hienoaines ilmoitetaan ● irtotoimituksena tehtaan portilla (lastauksessa) ● pienpakkauksissa (alle 20 kg) ja ● suursäkeissä (pakattaessa tai toimitettaessa loppukäyttäjälle). 14
  15. 15. Typin, rikin ja kloorin määritys Typpi, N (% kuiva-aineesta)  A1; 0,3  A2; 0,5  B; 0,1  I1 ja I2: N0,3  I3: N0,6 Rikki, S (% kuiva-aineesta)  A1; S0,04  A2, B, I1, I2 ja I3; S0,05 Kloori, Cl (% kuiva-aineesta)  A1 ja A2; Cl0,02  B, I1; Cl0,03  I2; Cl0,05  I3; Cl0,1 15 Rikin ja kloorin määritys SFS-EN ISO 16994 mukaan Hiilen, vedyn ja typen määritys Typpi SFS-EN ISO 16948 mukaan
  16. 16. Muut kemialliset ominaisuudet Ominaisuus, mg/kg kuiva- aineesta A1, A2 ja B I1, I2 ja I3 Arseeni, As ≤ 1 ≤ 2 Kadmium, Cd ≤ 0,5 ≤ 1,0 Kromi, Cr ≤ 10 ≤ 15 Kupari, Cu ≤ 10 ≤ 20 Lyijy, Pb ≤ 10 ≤ 20 Elohopea, Hg ≤ 0,1 ≤ 0,1 Nikkeli, Ni ≤ 10 Sinkki, Zn ≤ 100 ≤ 200 16 Ominaisuudet määritetään standardin SFS-EN ISO 16968 mukaan.
  17. 17. Sisäinen partikkelikokojakauma  Tätä ominaisuutta tarvitaan, kun puupelletit murskataan pölypolttoa varten. 17 Ominaisuus I1 I3 I3 Sisäinen partikkeli- kokojakauma ≥ 99% (< 3,15 mm) ≥ 98% (< 3,15 mm) ≥ 97% (< 3,15 mm) ≥ 95% (< 2,0 mm) ≥ 90% (< 2,0 mm) ≥ 85% (< 2,0 mm) ≥ 60% (< 1,0 mm) ≥ 50% (< 1,0 mm) ≥ 40% (< 1,0 mm) Ominaisuus määritetään standardin SFS-EN ISO 17830 mukaan.
  18. 18. Tuhkansulamiskäyttäytyminen (opastava) Tuhkan sulamiskäyttäytyminen  Ominaisuus on vapaaehtoinen  Suositellaan, että kaikki lämpötilat ilmoitetaan: ● kutistumislämpötila (SST), ● muodonmuutoslämpötila (DT), ● puolipallolämpötila (HT) ja ● sulalämpötila (FT)  Määritys hapettavissa olosuhteissa.  Jos tuhkauslämpötila on muu kuin 550 °C, on se ilmoitettava. 18Määritys standardin SFS-EN ISO 21404.
  19. 19. Kuinka luokittelua voi käyttää  Tulisijan tai kattilan valmistaja voi valita tuotteelleen ominaisuusluokat (A1, A2 ja B)  Luokittelu voidaan merkitä tuotteeseen  Pakatulla pelleteille tieto on merkittävä pakkaukseen.  Irtotavara: käytettävä tuoteselostetta Valmistaja Pellettipeloton Oy Tulisija Varaava tulisija SFS-EN 15250 Polttoaine Puupelletti SFS-EN ISO 17225-2 (A1) 19
  20. 20. Polttoaineen laadun valvonta ja varmistus SFS-EN 15234-2:2012 … antaa varmuuden siitä, että asiakasvaatimusten mukainen tasainen laatu saavutetaan jatkuvasti. Laadunvalvonta = tuotteen tai prosessin laadun valvonta Laadunvarmistus = tuotteiden ja prosessien laadun tarkastus 20
  21. 21. Polttoaineen tuotantoketju Raaka-aineen toimittaja Pelletin tuottaja Pelletin jälleenmyyjä Pelletin ostaja Selvitys raaka- aineen alkuperästä raaka-aine Luokittelu SFS-EN ISO 17225-1 „selvitys raaka- aineen alkuperästä“ Vaiheet 1─6 tuoteseloste Vaiheet 1─6 tuoteseloste tuoteseloste tuoteseloste Polttoaineen laadunvarmistus – SFS-EN 15234-1 tai SFS-EN 15234-2 21
  22. 22. Laadunvarmistuksen 6 vaihetta SFS-EN 15234 -1 Vaihe 1: • Määritä polttoaineen laatuvaatimukset SFS-EN 17225-2 mukaan Vaihe 2: • Dokumentoi toimitusketjun vaiheet (standardissa esimerkkejä) Vaihe 3: • Analysoi tekijät, jotka vaikuttavat polttoaineen laatuun ja yrityksen toimintaan Vaihe 4: • Tunnista ja dokumentoi kriittiset tarkkailupisteet (pisteet joissa laatu voi muuttua) polttoaineen laatuvaatimuksien mukaisesti Vaihe 5: • Valitse sopivat toimenpiteet, joilla vakuutetaan asiakkaat siitä, että laatuvaatimukset täytetään Vaihe 6: • Määritä ja dokumentoi toimenpiteet laadusta poikkeavien raaka-aineiden ja kiinteiden biopolttoaineiden erilliskäsittelylle. 22
  23. 23. Raaka-aineen toimittaja Raaka-aineen toimittaja Selvitys raaka- aineen alkuperästä raaka-aine Raaka-aineen luokittelu SFS-EN ISO 17225-1 … laatii ensimmäisenä raaka-aineen alkuperää koskevat asiakirjat. Esimerkki: Sahanpuru sahalta, PEFC sertifioidusta metsästä 1.2.1 Sahanpuru, mänty 23
  24. 24. Pelletin tuottaja/kauppias Pelletin tuottaja selvitys raaka- aineen alkuperästä Vaiheet 1─6 tuoteseloste … tarkistaa, että vastaanotetun raaka-aineen ominaisuudet vastaavat raaka-aineen toimittajan antamaa selvitystä raaka-aineen alkuperästä. 24 Pelletin raaka-ainenäyte testaukseen
  25. 25. Pelletin tuottaja/kauppias Pelletin tuottaja selvitys raaka- aineen alkuperästä Vaiheet 1─6 tuoteseloste … noudattaa kuutta peräkkäistä vaihetta taatakseen laadunvarmistuksen ja –hallinnan kautta koko tuotantoketjun. 1. Lopputuotteelle asetetut vaatimukset (SFS-EN ISO 17225-2) 6. Poikkeavien materiaalien käsittelyrutiinit 5. Keinot laadun varmistamiseksi 4. Kriittisten valvontapisteiden määrittely 3. Pelletin laatuun vaikuttavien tekijöiden tunnistaminen 2. Pelletin tuotantoprosessin kuvaus 25
  26. 26. Puupellettien tuotanto (SFS-EN 15234-2) ● Tarkista toimitettu raaka-aine silmämääräisesti tai muulla aistinvaraisella menetelmällä. ● Valvo avainominaisuuksia, kun raaka-aineen laatu vaihtuu. ● Korjaa ja vaihda laitteet; jotkut osat kuten matriisi tarvitsevat säännöllistä vaihtoa. ● Suojaa ja puupellettejä kosteudelta esim. lumelta tai sateelta. Kosteus voi tiivistyä myös varaston seiniin. ● Suojaa ja valvo puupellettejä epäpuhtauksilta (kivet, maa- aines). ● Varastoi erilaatuiset puupelletit erikseen. ● Pellettien lämpötila ei saa ylittää 40 °C lastauksessa. ● Valvo tuotanto, tuotanto-olosuhteita ja laitteiden säätöjä (esim. puristimen tehontarve, rullalaakereiden lämpötila, puristimen värähtely). ● Määritä tuotettujen pellettien laatu säännöllisti ja dokumentoi kaikki mittaukset. ● Luo järjestelmä valitusten käsittelyyn. 26
  27. 27. Pellettien tuotannon valvonta Ominaisuus Valvonnan paikka Tiheys Mekaaninen kestävyys (DU) Tuotantolinja Alla oleva kaava Kosteus (M) Tuotantolinja Alla oleva kaava Irtotiheys (BD) Tuotantolinja Vähintään kerran vuoron aikana Pellettien pituus (L) Tuotantolinja Vähintään kerran vuoron aikana Hienoaineksen määrä (F) Tuotantolinja Vähintään kerran vuoron aikana 27 N = 10 𝑝ä𝑖𝑣𝑖ä ∗ 𝑡𝑜𝑛𝑛𝑖𝑎 10 Esimerkki: N = 10/220 * √50000/10 = 3 kertaa vuorokaudessa N = näytteiden lukumäärä päiviä= työpäiviä vuodessa tonnia = pellettien vuosittainen määrä tonneissa
  28. 28. Pellettien tuotantoprosessin päävaiheet 28 Raaka-aineen jauhatus Pellettien puristus Pellettinäyte laadunvalvontaan Pellettien jäähdytys Pellettien lastaus jakeluautoon pyöräkuormaajalla Pellettien lastaus siilosta Hienoaineksen seulonta
  29. 29. Pellettien tuottaja/kauppias Pelletin tuottaja/kauppias selvitys raaka- aineen alkuperästä askeleet 1─6 tuoteseloste … laatii asiakkaalle tuoteselosteen. 29 Tuoteselosteen/pakkauksen etiketin vähimmäisvaatimukset ● Toimittaja (henkilö tai yritys) sekä yhteystiedot ● Kauppanimike; puupelletti ● Raaka-aineen alkuperä (SFS-EN ISO 17225-2, 1.2.1 Sahanpuru ● Puulaji; mänty ● Alkuperämaa ja tuotantopaikka ● Ominaisuuksien määrittely (SFS-EN ISO 17225-2 mukaisesti) – velvoittavat ominaisuudet (pakolliset); – opastavat ominaisuudet (vapaaehtoiset); tuhkansulamiskäyttäytyminen ● Allekirjoitus, päiväys, paikka ● Tiedot voidaan merkitä pakkaukseen, irtotavaralle erilliseen tuoteselosteeseen (esim. rahtikirjan mukana) sekä myös internetiin.
  30. 30. Standardit tilattavissa SFS:stä 30 ● Standardit voi hankkia Suomen Standardisoimisliitosta (https://sales.sfs.fi/) ● Mikäli haluat osallistua kiinteiden biopolttoaineiden standardisointityöhön, ota yhteyttä Kemestaan. ● Lisätietoja www.kemesta.fi Ominaisuus Puupelletti Kevyt öljy Tilavuus/paino 1 irto-m3 on 650 kg 300 litraa Energiaa 3 000 kWh 3 000 kWh CO2-päästöt 0 794 kg 20 000 kWh nettoenergian tuotantoon tarvitaan n. 7,2 irto-m3 eli 4 700 kg n. 2 200 litraa 100 l 100 l 100 l

×